現(xiàn)今AI的高功耗正在推動計(jì)算架構(gòu)的變化，以期在減少電力需求的基本上能夠復(fù)制模仿人類大腦的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。這項(xiàng)新技術(shù)所需的能耗水平簡直是太驚人——人類大腦的活動需要消耗20-30瓦的能量，而最新的學(xué)習(xí)系統(tǒng)在學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)“人工智能”時(shí)，目前需要消耗的電力與一座小鎮(zhèn)相當(dāng)。雖然我們可以辯論計(jì)算機(jī)技術(shù)是否會變得比人類“更智能”，但無可爭辯的是，新一代超級計(jì)算機(jī)的供電需求已發(fā)生了巨大變化，這給電源設(shè)計(jì)師們帶來了多方面挑戰(zhàn)。

裝載超級計(jì)算機(jī)的機(jī)房消耗大量電能

AI在電源設(shè)計(jì)上遭遇的挑戰(zhàn)

傳輸與效率

僅僅傳輸這些級別的電源就已構(gòu)成足夠大的挑戰(zhàn)。效率絕對是關(guān)鍵，除了能源成本的上升，每瓦能源浪費(fèi)導(dǎo)致熱量的增加也會導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心的空調(diào)需求逐漸增加，從而進(jìn)一步增加運(yùn)營成本和碳足跡。

熱能管理

數(shù)據(jù)中心包含了數(shù)百或數(shù)千個(gè)處理單元，由于重復(fù)的數(shù)量可觀，所以單個(gè)單元的小幅減少，便可以在相同的空間中容納更多單元，從而大大提高處理能力。但是，較小的尺寸增加了功率密度，從而減少了散熱表面積。因此熱能管理則成為新一代AI超級計(jì)算機(jī)電源設(shè)計(jì)的重大挑戰(zhàn)之一 。

采用多相方案

計(jì)算系統(tǒng)具有復(fù)雜的負(fù)載，系統(tǒng)在進(jìn)行學(xué)習(xí)的同時(shí)也在滿負(fù)荷運(yùn)行。雖然隨著活動的下降，電力需求也會下降，但整個(gè)電力帶的效率仍然需要保持盡可能高的狀態(tài)。這就需要設(shè)計(jì)人員利用現(xiàn)今的多相電源解決方案，按需求構(gòu)建用于確保效率始終處于優(yōu)化狀態(tài)的相位數(shù)控制。

很明顯，我們需要采用更為復(fù)雜的電源設(shè)計(jì)方法來滿足這一快速增長的行業(yè)的需求。為了滿足這一需求，英飛凌推出了先進(jìn)的數(shù)字控制技術(shù)，取代傳統(tǒng)的基于模擬信號的解決方案。

數(shù)字控制在設(shè)計(jì)高端電源解決方案時(shí)會提供多項(xiàng)好處，尤其適用于提升整體系統(tǒng)的靈活性和適應(yīng)性。使用數(shù)字技術(shù)，可以定制控制器，而無需使用昂貴且耗時(shí)的硅旋。還可以將定制擴(kuò)展到定義配置、收集系統(tǒng)性能數(shù)據(jù)的遙測、設(shè)置故障管理以及校準(zhǔn)設(shè)備。數(shù)字解決方案簡化了構(gòu)建AI所需的可擴(kuò)展電力解決方案的方式，而且隨著數(shù)字解決方案包括的功能越來越豐富以及電力傳輸越來越精確， 它們將最終取代正與它們處于價(jià)格競爭狀態(tài)的模擬解決方案。

AI應(yīng)用的英飛凌電源解決方案

英飛凌是先進(jìn)的電源控制技術(shù)和開關(guān)技術(shù)的領(lǐng)先設(shè)計(jì)者和制造商之一。我們的產(chǎn)品高度集成，并提供了構(gòu)建用于AI應(yīng)用的高級電源解決方案所需的所有關(guān)鍵的硅元件。

英飛凌的產(chǎn)品在空間、性能和成本方面提供了充分的靈活性

英飛凌的完整產(chǎn)品組合范圍十分廣泛，其中包含數(shù)字控制器、集成功率級、集成電源管理IC、負(fù)載點(diǎn)(POL)轉(zhuǎn)換器以及分立式解決方案（包括驅(qū)動器IC、功率塊和分立式MOSFET）。該系列產(chǎn)品依托英飛凌悠久的創(chuàng)新歷史，融合了多項(xiàng)市場領(lǐng)先的技術(shù)，如OptiMOS、DrMOS和μDrMOS。

多軌和多相數(shù)字控制器

英飛凌提供用于服務(wù)器（以及工作站和高端臺式機(jī)）的核心產(chǎn)品是多軌/多相數(shù)字控制器的全系列控制器產(chǎn)品。這些高級控制器符合Intel和AMD的標(biāo)準(zhǔn)，并支持具有AVS（自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)）的PMBUS，用于電壓設(shè)定點(diǎn)控制和系統(tǒng)遙測，最高可達(dá)50 MHz。

英飛凌的解決方案是可編程的解決方案，提供一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)全數(shù)字控制電壓軌（最高可達(dá)10相）。英飛凌還提供了一系列的加倍IC和驅(qū)動器，以進(jìn)一步提高相位數(shù)。

英飛凌先進(jìn)的控制器系列符合Intel和AMD標(biāo)準(zhǔn)，并支持帶有AVS（自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)）的PMBUS

IR35411 OptiMOS功率級

為了進(jìn)一步提高效率，IR35411功率級在同一封裝中包含一個(gè)低靜態(tài)電流同步降壓柵極驅(qū)動器IC、高邊和低邊MOSFET和肖特基二極管。該封裝已針對PCB布局、熱傳遞、驅(qū)動器/MOSFET控制時(shí)序以及遵循布局指南時(shí)的最小開關(guān)節(jié)點(diǎn)振鈴進(jìn)行了優(yōu)化。成對的柵極驅(qū)動器和MOSFET組合可以在最前沿的CPU、GPU和DDR存儲器設(shè)計(jì)所需的較低輸出電壓下實(shí)現(xiàn)更高的效率。

具有溫度補(bǔ)償功能的IR35411內(nèi)部MOSFET電流檢測算法與基于一流控制器的電感器DCR檢測方法相比，它提供了出眾的電流檢測精度。相關(guān)的保護(hù)包括具有可編程閾值的周期循環(huán)OCP、VCC/VDRV UVLO保護(hù)、相位故障檢測、IC溫度報(bào)告以及熱關(guān)斷。

IR35411是IR35215多相控制器的理想配件。上圖顯示了IR35215如何與四個(gè)IR35411進(jìn)行組合以在6+1配置中創(chuàng)建VR功率級的方式。

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)正在迅速從通用的僅使用CPU的解決方案轉(zhuǎn)移到CPU和GPU或TPU的組合方案，這些組合方案將對服務(wù)器電源解決方案的設(shè)計(jì)提出更為嚴(yán)格的新要求。

英飛凌的數(shù)字控制器帶來前所未有的靈活性和適應(yīng)性，還提供了精確的控制、遙測和保護(hù)功能。英飛凌作為AI電力傳輸市場的領(lǐng)導(dǎo)者，提供了廣泛的控制器和OptiMOS功率級，可以支持所有已知的AI硬件平臺及其苛刻的電流水平。英飛凌使設(shè)計(jì)人員能夠?yàn)楝F(xiàn)今的高功率AI應(yīng)用以及未來的需求創(chuàng)造出最高效且功率密度最大的一流電源解決方案。

在IoT世界中，智能設(shè)備萬物互聯(lián)，AI技術(shù)通常用來處理浩如煙海的龐大傳感器數(shù)據(jù)。而IoT和AI的緊密結(jié)合——這場“世紀(jì)聯(lián)姻”，同樣需要最先進(jìn)的傳感器、安全和電力傳輸技術(shù)。英飛凌正是以自己高能效、高品質(zhì)的產(chǎn)品和技術(shù)成為這場“聯(lián)姻”的推動者，當(dāng)然，也不乏聯(lián)盟行業(yè)領(lǐng)先者一起推動，例如震驚業(yè)界的Smart Streetlight——智能路燈項(xiàng)目。